初中物理人教版八年级上册第5节 光的色散学案

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1.通过观察生活中的现象，知道太阳光是由各种色光组成的；
2.通过实验，了解太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成的；
3.知道色光的三原色，色光按不同比例混合可以形成丰富的色彩；
4.了解可见光谱，以及红外线与紫外线的应用。
【知识导图】
【基础知识】
知识点一、光的色散
人们总是认为白色是最单纯的颜色。直到英国物理学家牛顿用玻璃三棱镜分解了太阳光，发现了光的色散现象，才揭开了光的颜色之谜。
1.现象探究：光的色散
（1）探究过程
如图，让一束太阳光照射到三棱镜上，通过三棱镜偏折后照射到白色光屏上，结果在光屏上出现一条彩色的光带，光带的颜色依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
（2）探究归纳
①太阳光（白光）不是单色光，而是由各种颜色的光混合而成的，白光时复色光；
②不同的单色光通过三棱镜时偏折程度不同，红光偏折最小，紫光偏折程度最大。各种单色光偏折程度从小到大依次为红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光和紫光。
单色光和复色光
所谓的“单色光”是指白光经三棱镜折射后所分离出的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，因为这种被分解的色光，即使再一次通过三棱镜也不会再分解为其他的色光，所以物理学中将这七种颜色的光叫单色光；而由“单色光”混合成的光称为“复色光”。
2.色散的概念
太阳光是白光，它通过三棱镜后别分解成各种颜色的光，这种现象叫光的色散。
3.生活中的色散现象
雨后天空悬浮着大量细小的水珠，太阳光照射到这些小水珠上，经反射和折射后发生色散现象，形成绚丽的彩虹。
【典例1】2015年5月9日我国多地出现日晕奇观，图为日晕的景象，在5000m的高空，水蒸气遇冷形成小冰晶，太阳光照射小冰晶后，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光，这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光环，称为“光晕”。下列说法正确的是（ ）。
A．水蒸气遇冷形成小冰晶是凝固现象；
B．水蒸气遇冷形成小冰晶需要吸热；
C．太阳光照射小冰晶后通过反射分解为七色光；
D．太阳光照射小冰晶后分解为七色光是光的色散现象
知识点二、探究光的折射时的特点
1.色光的三原色
（1）太阳可以分解为七种单色光，但实际上大自然中的色彩远比这七种颜色更丰富，这是因为单色光按照不同比例混合后会产生各种不同颜色的光；
（2）大量实验发现，把红、绿、蓝三种色光按照不同比例混合，就可以产生各种颜色的光，而红、绿、蓝三种色光都不能由其他颜色的光混合而成，因此人们把红、绿、蓝叫做色光的三原色。
不能简单的认为色光的混合是光的色散的逆过程。例如，红光和绿光能混合成黄光，但黄光通过三棱镜时并不能分解成红光和绿光。
2.色光混合的应用
色光的混合在科学技术中有着广泛的应用，彩色电视机呈现的丰富的色彩就是由三原色混合而成的。彩色电视机的荧光屏上有着很多微小的发光点，分别能够发出红、绿、蓝三种色光，通过电路控制三种色光的强弱，就可混合处绚丽多彩的色彩。如果用放大镜观察正在播放节目的电视机屏幕，就能在屏幕上看到红、绿、蓝三种颜色的光点。
物体的颜色
一般来说，物体呈现出不同的颜色是由物体对不同色光的作用决定的。
（1）透明物体的颜色是由该物体能透过的色光决定的。例如，红色玻璃片呈现红色，是因为它只能透过红颜色的光，吸收其他颜色的光；
（2）不透明物体的颜色是由该物体能反射的色光的颜色决定的。例如，绿纸呈现绿色，是因为它只反射绿光，吸收其他色光；黑色物体吸收各种色光，不反射任何颜色的光；白色物体反射所有色光，不吸收任何色光。
【典例2】2020年6月29日，在我国四川盆地和福建附近出现一次罕见的日环食现象（如图甲所示），它的形成是由于光在真空中沿______传播的缘故。如图乙所示，一束白光经三棱镜后发生了光的色散现象，最早发现这一现象的物理学家是______，从图乙中可以看出红色光线的偏折程度最______。在各种不同色光中，红、______、蓝叫做三原色光。
知识点三、看不见的光
1.可见光谱
三棱镜把太阳光分解成不同颜色的光，它们按照红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列，形成太阳的可见光谱，如图所示。可见光指的是人眼可以看到的各种色光。
在可见光谱的红光之外有红外线，紫光之外有紫外线。红外线和紫外线人眼都看不见，这部分光叫做不可见光。
（1）太阳可以分解为七种单色光，但实际上大自然中的色彩远比这七种颜色更丰富，这是因为单色光按照不同比例混合后会产生各种不同颜色的光；
（2）大量实验发现，把红、绿、蓝三种色光按照不同比例混合，就可以产生各种颜色的光，而红、绿、蓝三种色光都不能由其他颜色的光混合而成，因此人们把红、绿、蓝叫做色光的三原色。
2.红外线
（1）概念
让一束白光通过三棱镜发生色散形成光谱，若将非常灵敏的温度计分别放到色散后不同颜色的光处，都能检测到温度的上升。如果把温度计放在红外以外的地方，温度也会上升，说明红外以外也有能量辐射，只不过人眼看不见。我们把红光之外的辐射叫红外线。一切物体都在不断地辐射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线越强。
（2）特性及应用
3.紫外线
（1）概念：在光谱紫端以外，还有一种看不见的光，叫做紫外线。
（2）特性及应用
（3）紫外线的危害
①过量的紫外线能伤害人的皮肤，轻则使皮肤粗糙，重则诱发皮肤癌。电焊的弧光中有强烈的紫外线，因此电焊工人在工作时必须穿好防护服，戴好防护面罩；
②太阳光是天然紫外线的来源。太阳光中有大量的紫外线，如果这些紫外线全部到达地面，地球上的生物将不能生存。但太阳光中的紫外线大部分没能到达地面，这是因为大气层上部的臭氧层有能吸收太阳光中的紫外线的特性，大部分紫外线都被臭氧层吸收了，保护地球生物不受到紫外线的伤害，因而保护地球臭氧层具有重要的意义。
【典例3】电磁波家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。电磁波与人们的生活密不可分，已渗透到我们生活的各个方面．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（ ）。
A．验钞机利用红外线来辨别钞票真伪；
B．手机利用超声波波传递信号；
C．微波炉利用电磁波来加热食品；
D．遥控器利用紫外线实现对电视机遥控
【方法帮】
题型一：光的色散现象
色散与折射的联系与区别
色散是复色光分解为单色光的现象，色散可以利用棱镜的折射实现，也可以利用光栅等仪器来实现。
【典例4】如图，让一束太阳光照射三棱镜，射出的光射到竖直放置的白屏上。以下说法正确的是（ ）。
A.如果在白屏与棱镜之间竖直放一块红色玻璃，则白屏上其他颜色的光消失，只留下红色；
B.如果在白屏与棱镜之间竖直放一块蓝色玻璃，则白屏上蓝色光消失，留下其他颜色的光；
C.如果把一张红纸贴在白屏上，则在红纸上看到彩色光带；
D.如果把一张绿纸贴在白屏上，则在绿纸上看到除绿光外的其他颜色的光
题型二：红外线与紫外线的应用
红外线和紫外线的应用都是建立在其自身特点的基础上的。
（1）红外线具有热效应强，穿透能力强，一切物体都在不停地辐射红外线等特点，利用这些特点可制成热谱仪、夜视仪、红外遥感卫星等。
（2）紫外线具有化学作用、生理作用、荧光效应等特性，可用于紫外线摄影、灭菌灯、验钞机等。
【典例5】电磁波家族成员很多，有无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等．电磁波与人们的生活密不可分，已渗透到我们生活的各个方面．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（ ）。
A．验钞机利用红外线来辨别钞票真伪；
B．手机利用超声波波传递信号；
C．微波炉利用电磁波来加热食品；
D．遥控器利用紫外线实现对电视机遥控
题型三：光的色散实验（★易错）
★易错警示
（1）红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序可以理解为各种色光通过同一棱镜时偏折程度的不同，即红光的折射能力弱，偏折程度最小；紫光的折射能力强，偏折程度最大。
（2）一定要注意太阳光的色散实验中色光的偏折方向，偏折程度越大的色光，越靠近三棱镜的底边。
【典例6】如图为光的色散实验示意图。
（1）实验中可以观察到白屏从上到下依次分布的是 光；
（2）如果我们把一支温度计放在红光外侧，温度计的示数会上升，这种不可见光我们称为红外线，为了让温度计的示数上升更明显，你的改进方法是 ；
（3）若在三棱镜与白屏之间插一块红玻璃，则白屏上将会呈现 光；
（4）将红、绿、蓝三原色色光等比例混合后会复合成 光。
【中考帮】
考点一：光的色散
【典例】（2022·四川达州）2022年4月28日，君君中午一进家门就激动地喊道：“妈妈快看，太阳好漂亮！”妈妈到阳台往天空一看，原来达州上空出现了漂亮的日晕。日晕，又叫圆虹，是一种大气光学现象。它形成的原因是：在高空中有卷层云时，高空中会飘浮着无数由水蒸气___________（填物态变化）成的冰晶，当光线射入卷层云中的冰晶后会发生反射和___________，太阳光被分解成红、黄、绿、紫等多种色光，这样太阳周围就出现一个巨大的彩色光环，称为晕。
中考考题要求同学们知道光的色散现象，知道太阳光是由七种单色光组成的复色光，能从物理学的角度理解生活中的现象。这是物理核心素养的物理观念的体现。
考点二：看不见的光
【典例】（2020·荆门）“新冠肺炎”疫情期间，我们经常使用一种叫“测温枪”的测温仪器，只要把“枪口”对准人的额头或手腕，“枪尾”的显示屏就能用数字直接报告人体的温度，测温枪测温利用的是（ ）。
A. 红外线 B. 紫外线 C. 红光 D. 紫光
中考考题要求同学们能从物理学的角度认识红外线、紫外线，知道红外线、紫外线的特点及在生活中的常见应用。这是物理核心素养的物理观念的体现。
考点三：三原色
【典例】（2022·百色）光的世界变幻莫测，奥秘无穷。雨后天空出现七色彩虹，这是光的__________现象，其中红、__________、蓝三种颜色的光被称为光的“三基色”。
【作业帮】
一、基础练（知识巩固）
1.体温检测是新冠肺炎疫情防控工作中的重要环节，常用工具有水银体温计和红外线测温枪下列说法正确的是（ ）。
A．红外线属于可见光；
B．水银体温计利用了气体热胀冷缩的原理；
C．使用水银体温计之前，应该用沸水给体温计消毒；
D．使用水银体温计之前，要拿着体温计用力向下，把水银甩下去
2.生物学研究表明，绿色植物的生长需要光；而物理学研究表明，不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的由此可以初步推测，不利于绿色植物生长的光是（ ）。
A．红光B．黄光C．绿光D．紫光
3.空调遥控器能够控制空调的开机、关机、调温等，利用的是（ ）。
A．红外线B．紫外线C．X射线D．可见光
4.如图所示，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的 AB 范围内观察到了不同颜色的光，则（ ）。
A．AB 范围 A 的外侧能使荧光物质发光；
B．只有 AB 之间有光；
C．将温度计放到 AB 范围 A 的外侧温度会升得更高；
D．该实验证明了太阳光是单色光
5.实验表明，辐射式体温计不接触人体，因为接收到人体发出的______，可粗略测量出人的体温。如图所示，让红、绿、蓝三种单色光等比例照射到屏上，中间叠加区域呈______色。
6.光在真空中的传播速度是______km/s，太阳距地球1.5×1011m，太阳发出的光要经过_______s才能到达地球，太阳光经______镜可分解成______橙、黄、绿、______靛、紫等色光。
二、综合练（能力提升）
7.如图所示，这是牛顿曾经做过的光的色散实验。实验中将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内可以观察到不同颜色的光，则下列说法正确的是（ ）。
A．将电子温度计放在①处，会看到温度上升；
B．②处是红色光，偏折程度最大；
C．任何色光通过三棱镜后都会分解为其他色光；
D．将面值100元的钞票放在③处，会看到“100”字样发光
8.下列关于光现象的说法正确的是（ ） 。
A．图-1中，手影是光的反射形成的；
B．图-2中，潜望镜利用光的折射来观察物体；
C．图-3中，光的色散现象表明太阳光是由多种色光组成的；
D．图-4中，吸管“错位”是光沿直线传播形成的
9.疫情居家期间，小亮打开电视机收看《空中课堂》节目。下列说法正确的是（ ）。
A．彩色电视机面面上的丰富色彩是由红、绿、蓝三种色光混合而成的；
B．电视屏幕上的白光是一种单色光；
C．电视机遥控器利用紫外线实现对电视机的控制；
D．发光的电视屏幕是天然光源
10.将一块平面镜斜插入盛有水的水槽中，让太阳光照射在平面镜水下部分，并反射到手中的白纸上，纸上出现了彩色的条纹，此时平面镜上方的水类似于 _____（填写一个光学元件名称），太阳光照射到其上发生了 _____。此实验说明：同一介质对不同色光的 _____是不同的。
三、培优练（挑战自我）
11.关于不可见光的说法错误的是（ ）。
A．所有的物体都能辐射红外线；
B．在青藏高原，白内障疾病发病率很高，这与该地区太阳的紫外线辐射很强有关；
C．适当接受紫外线照射对人体有益；
D．电视机遥控机运用了紫外线，可以起到杀菌消毒作用
12.在光的色散实验中，一束太阳光通过三棱镜后，只有用 ______（选填“白”或“黑”）色光屏来承接，我们才能看到七彩光带。2019年8月，我国发行了第五套人民币，可以用______来辨别真伪。如今4K电视越来越普及，4K电视的屏幕上约有3840×2160个像素点，而每个像素点又是由红、______、蓝三种颜色的子像素点组成。
13.请写出下列现象所对应的物理知识：
A．在平静的湖面可以看到蓝天白云______；
B．游泳池注水后，看上去变浅了______；
C．光遇到不透明物体后，可形成影子______；
D．太阳光经过三棱镜后可以产生彩色光带______；
E．阳光透过树叶缝隙射到地上形成圆形光斑______。
特别提醒：
三棱镜色散实验的实质是光的折射。太阳光从空气射向三棱镜时发生了折射，折射光从三棱镜射向空气时再次发生折射，由于各种色光发生折射的偏转程度不同，所以各种色光折射后就按一定的顺序分散成一条光带。
特性
应用
工作原理
热作用强
红外线烤箱、用红外线烘干汽车表面的喷漆、浴室暖灯释放红外线、红外线理疗仪等
各种物体吸收了红外线后温度都会上升
穿透云雾能力强
红外线高空摄像机
利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，再用电子仪器对接收到的信息进行处理，就可以显示出被测物体的形状和特征
抗干扰能力强
红外线遥控器
电视机、空调等家用电器的遥控器前端有一个发光二极管，按下不同的键时，发光二极管可以发出不同的红外脉冲，以实现对电视机、空调器的控制
一切物体都在不停辐射红外线，温度越高辐射越强
红外线测温仪、红外线夜视仪、红外感应灯、红外自动门、卫生洁具的自动控制等
人体可以发出红外线，可以通过红外线感应装置进行体温测量以及实现自动控制
特性
应用
化学作用
紫外线可以照相机的胶片感光，因而可利用紫外线进行摄影
生理作用
适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，对骨骼的生长和身体健康都有好处；紫外线能杀死微生物，可用紫外线灯霉菌、治疗皮肤病等
荧光作用
在紫外线照射下荧光物质会发光，可用于鉴别纸币、古字画及商标的真伪等
特别提醒：
1.红外线与红光、紫外线与紫光都是不同的，红外线和紫外线是看不见的光，而红光、紫光是可见光；
2.红外线、紫外线也是光，也遵循光的传播规律。在均匀同种介质中，红外线、紫外线也是沿直线传播的；若遇到反射面，也会发生反射，且反射时都遵循光的反射定律。